道路勘测设计第一章.ppt

道路勘测设计,第1章 绪论,1.1 道路运输概论 1.2 道路的分类、分级及技术标准 1.3 道路的基本组成 1.4 本课程的任务 复习思考题,1.1道路运输概论,1.道路运输的地位和作用 （1）道路运输的特点 交通运输是国民经济的命脉，是商品流通的重要条件，也是国民经济基础产业之一，在社会物质产品的生产、分配和交换过程中以及人民生活中都起着重要的作用。 现代交通运输是由铁路、道路、水运、航空和管道等运输方式所组成。 道路运输与其他运输方式相比，具有以下优点： 机动灵活，直达门户 运输速度快，适应性强 为其他运输方式集散、接运客货 道路运输的技术特性简单，车辆易于驾驶，投资回收快 道路运输在客运上有很大优势,1.1道路运输概论,由上述特点决定，道路运输机动灵活周转迅速，而且容易普及，它可以将物资、商品直接运到市场、仓库、工矿企业和农村田头。在城市和乡村、生产和消费之间架起桥梁，减少中转、装发展道路运输，有利于卸环节，方便人民群众，既是一个独立的运输体系，又是对铁路、水运、航空运输及其集散客户运输方式的补充。道路运输在中短途和实现面上运输有较大优势，在厂矿企业内部及城市交通中，道路运输是主要的运输方式。道路运输是唯一能兼顾运输中多方面基本要求的运输方式，这是当代运输得以高速发展的根本原因。 （2）道路运输的地位和作用 道路运输是交通运输的重要组成部分，它能实现物质产品和人员交流，是确保社会生产和活动正常的基本条件之一；,1.1道路运输概论,道路运输是地区间、部门间、企业间经济联系的保障； 由于道路运输的灵活性和深入性，才把各种运输方式连接成网，成为一个分工合作协调发展的综合运输体系； 道路运输是商品经济发展的催化剂，道路运输发展水平是衡量和反映一个国家和地区经济发展水平的主要指标之一； 综上所述，发展道路运输，有利于促进地区间、部门间、企业间的物质交流，促进社会生产和整个国民经济的繁荣；发展道路运输，有利于改善人民群众的旅行条件，提高人民的物质文化生活水平；发展道路运输，有利于促进各地区经济和文化的繁荣，加强各地人民间的交流与团结；发展道路运输，有利于加强边疆地区的建设和防务，巩固国防。,1.1道路运输概论,2.高速公路的特殊地位和作用 （1）高速公路的特点 高速公路是汽车专用、分隔行驶、全部立交、全部控制出入、设施完善及高标准的公路。与一般公路相比有以下优点： 车速高 高速公路的时速一般高达120km/h，平均时速：美国97km/h，英、法110km/h。日本资料表明，高速公路的平均时速比一般公路高62%70%。 通行能力大 一般双车道公路的通行能力为50006000veh/d（辆/日），一条四车道的高速公路通行能力可达3400050000veh/d，六车道和八车道可达70000100000veh/d。 运输费用省，经济效益高 行车安全,1.1道路运输概论,（2）高速公路的地位和作用 高速公路能更好地促进社会的发展 a.促进全社会的生产和运输的合理化 b.促进沿线经济发展和资源开发 c.加速物质生产和产品流通 d.促进水运、铁路与高速公路的联运 e.有利于城市人口的分散和卫星城镇的开发 高速公路产生巨大的经济效益推动经济的发展 a.直接经济效益 b.间接经济效益,1.1道路运输概论,（3）高速公路对国防的意义 3.公路运输的发展趋势 到2002年底，我国公路总里程达到175.8万公里，其中高速公路2.52万公里，在世界排名第二。 我国公路运输发展的总趋势是： 我国公路运输发展和各国的公路运输发展的趋势是一致的，可用S型生长曲线来描述。 公路客货运输的速度高于铁路和水运，客运的发展速度高于货运，周转量增长速度高于运量，后者说明公路运输的平均运距有逐渐增长的趋势。 我国公路运输在综合运输体系中的地位将得到加强。以下数据是我国近几年对公路的投入：1998年2168亿元，1999年2189亿元，2000年2316亿元，2001年2600亿元。 运输市场以服务为宗旨，形成全方位良性竞争机制。,1.1道路运输概论,（2）国外公路运输的发展趋势 公路运输比重增加 提高公路建设的质量和水平 载重汽车向大（小）型、高速、专用和列车化方向发展 广泛采用先进的运输组织形式，实现管理现代化 重视环境保护,1.2道路的分类、分级与技术标准,1.道路的分类 （1）道路的定义 道路是供各种车辆（无轨）和行人等通行的工程设施。按其使用特点分为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路和乡村道路。 （2）公路 公路是指连接城市、乡村和工矿基地等，主要供汽车行驶，具备一定条件和设施的道路。公路按其重要性和使用性质可划分为：国家干线公路（简称国道）、省级干线公路（简称省道）、县级公路（简称县道）以及专用公路。 国道，是指在国家干线网中，具有全国性的政治经济和国防意义，由国家统一规划，并经确定为国家级干线的公路。,1.2道路的分类、分级与技术标准,国道共70条，总长10.9万公里 放射状 编号为1 101112 2.3万公里 纵向 编号为2 201228 3.7万公里 横向 编号为3 301330 4.9万公里 （3）城市道路 城市道路是指在城市范围内，供车辆及行人通行的，具备一定技术条件和设施的道路。城市道路是城市组织生产、安排生活、搞活经济、物质流通所必须的交通设施，也是城市市政设施的重要组成部分。 (4) 厂矿道路 指主要为工厂、矿山运输车辆通行的道路，通常分为厂内道路、厂外道路和露天矿山道路。厂外道路为厂矿企业与国家公路、城市道路、车站、港口相衔接的道路或是连接厂矿企业分散的车间、居住区之间的道路。厂矿道路按1987年国家计委颁布由交通部修订的厂矿道路设计规范（GBJ22-87）规定设计。,(5) 林区道路 指修建在林区的主要供各种林业运输工具通行的道路。由于林区道路的位置、交通性质及功能不同，林区道路的技术要求应按专门制定的林区道路工程技术标准执行。 (6) 乡村道路 乡村道路是指修建在乡村、农场，主要供行人及各种农业运输工具通行的道路，由县统一规划。由于乡村道路主要为农业生产服务，一般不列入国家公路等级标准。 各类道路由于其位置、交通性质及功能均不相同，在设计时其依据、标准及具体要求也不相同，要特别注意。,2、公路的分级及技术标准,(1) 公路等级的划分 公路按交通部部颁公路工程技术标准(JTJ001-97)，简称标准，根据公路使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。 高速公路为具有特别重要的政治、经济意义，供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。依据所适应的交通量不同，分为三种。 四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为25 00055 000辆； 六车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为45 00080 000辆； 八车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为60 000100 000辆；,其它公路为除高速公路以外的干线公路、集散公路、地方公路，分为四个等级。 一级公路为供汽车分向、分车道行驶的公路，一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15 00030 000辆； 二级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为3 0007 500辆； 三级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为1 0004 000辆； 四级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为：双车道1 500辆以下；单车道200辆以下。,（2）公路等级的选用,（1）确定一条公路建设标准的主要因素是公路的使用任务、功能和交通量。 （2）对于一条比较长的公路可以根据沿途情况的变化和交通量的变化，分段采用不同的车道数或不同的公路等级。 （3）交通量是确定公路等级的主要依据。 各级公路所能适应的年平均昼夜交通量，是远景设计年限交通量。各级公路远景设计年限：高速公路和一级公路为20年；二级公路为15年；三级公路为10年；四级公路一般为10年，也可根据实际情况适当调整。 （4）对于分期修建公路工程，特别是半幅的高速公路，今后不提倡。 对于某些由于建设资金不足等实际情况而确实需要分期修建的公路，一定要作好统筹安排，最好对前、后期工程进行一次设计，使前期工程在后期仍能充分利用。 对于不符合技术标准规定的已有公路，应根据需要与可能的原则，按照公路网发展规划，有计划地进行改建，提高通行能力及使用质量，以达到相关等级公路标准的规定。,（3）公路工程技术标准,公路技术标准是根据一定数量的车辆，在道路上以一定的计算行车速度行驶时，对路线和各项工程的技术要求，把这些要求列成指标，并用标准规定下来。它是根据理论和总结公路设计、修建的经验而拟订的，它反映了我国公路建设的技术方针，因此在设计公路时都应遵守。各级公路的技术指标汇总如表1-1。 公路技术标准大体可归纳为三类，即：“线形标准”、“载重标准”、“净空标准”。对路线来说关键是线形标准。由于我国幅员辽阔，各地地理位置和自然条件各不相同，故对标准的掌握、应用，应视具体情况，在满足基本要求的前提下，结合实际灵活应用。使用标准时必须防止两种倾向：一是不考虑路线的作用和运输发展的要求，采用低标准以压缩工程费用；二是盲目轻率，贪大求全，采用高标准，既增加了投资，又多占用土地。,公路技术标准的正确掌握取决于两个阶段：一是在计划任务书编制阶段，公路技术等级的选定要正确合理，因为计划任务书是进行勘测设计的主要依据，在技术等级选定以前，一定要征询各方面的意见，深入实地进行踏勘调查，掌握第一手资料，然后结合目前和远景的使用要求，慎重的进行选择，如果确定不当，偏高或偏低，不仅直接影响公路建成后的使用效果，也直接影响工期和造价；二是根据计划任务书中已选定的技术等级，在勘测设计过程中，对各项具体指标如何正确合理地掌握问题。实践证明，计划任务书中技术等级规定得正确，不等于公路技术标准具体掌握得合理。所以在布线时应在方案上多下功夫，力求选择路线短，工程最小的最优方案，避免以降低标准作为减少投资的错误途径。,一条较长的公路往往跨过不同的地带类型，连接不同运量的集散点。确定道路技术等级和技术标准时，还应密切结合路线所经地区的地形以及路段之间的运量大小，可以全线采用一个技术等级，也可适当分段采用不同的技术等级和标准。但分段不宜过于频繁，一般情况下，高速公路、一级公路不小于20km；二级公路不小于15km；三级公路不小于10km；四级公路不小于5km。等级或标准变换的交界点，应选择在视野开阔，行车速度容易变更处，并应设置相应的标志。为保证行车安全，分界点前后的路线平、纵面技术标准应由高到低，或由低到高地设置过渡段，而不应突变。如路线交通量没有变化，只从地形和节省投资出发，在前后两高标准路段之间插入低标准路段，往往形成盲肠，阻塞交通，在此情况下，则应尽可能采取各种工程措施，或适当增大工程量，使其尽可能和前后标准一致。,3、城市道路分类与技术分级,4、计算行车速度,（1）定义 计算行车速度又叫设计车速，是公路几何设计的基本依据，是指在具有控制性的路段上，具有中等驾驶水平的驾驶员，在天气良好、低交通密度的情况下，安全顺适行驶能达到的最大速度。 （2）计算行车速度的制定 主要考虑以下车速：最高时速、经济时速、平均技术速度 最高时速是汽车按其机械性能和动力性能可能达到的最高速度，如东风EQ-140型载重车为90km/h，桑塔纳小客车为169km/h。 经济时速是汽车在一段公路上行驶的最经济（耗油、磨耗最小）的时速，如解放牌CA10B型载重车为3545km/h。,平均技术速度是指汽车在公路上实际行驶的平均速度。在一条公路上路段的技术条件各不相同，如在最小平曲线段、最大纵坡段等路段上，以及交通量较大的会车路段上，都有不同的行车速度限制，这些速度称为技术车速。各路段技术车速的平均值，表示该公路实际汽车可能行驶的最大车速。 为充分发挥汽车的技术性能，平原、微丘区二、三级公路的平均技术车速采用经济时速的中间值，四级公路采用经济时速的最低值。 各级公路的计算行车速度，应按表13的规定采用。,表1.3 各级公路计算行车速度表,5、交通量,交通量是指在单位时间内通过道路上某一断面处来往的实际汽车数。单位时间一般用一小时或一日，分别称为小时交通量和日交通量。交通量既有按车道计算的，也有将车道合计一起计算的；既有只考虑单方向的，也有将两个方向合计一起考虑的。交通量随季节、气候和时间而变化。常用到的交通量有： 1）.年平均昼夜(双向)交通量N，即一年365天交通量观测结果的平均值，作为决定路线等级及拟定道路修建次序的主要依据。 2.） 最大日(双向)交通量N1, 即一年365天中交通量中的最大值，用以研究公路交通的不均衡情况。 3）.最大高峰小时(双向)交通量N2，即以一小时为单位所观测结果中最大的交通量，用以确定道路几何现行标准的参考。 4）.日平均小时(双向)交通量N3。根据我国的实际情况，昼夜平均小时不应用24小时计算，而用16小时计算，因为在我国公路上深夜很少有车辆行驶，据观测统计，一般从上午五时到晚上九时这16小时中的交通量占24小时交通量的96%，可见采用16小时为指标基本上可以代表每昼夜的交通量。故用16小时来平均，以便能比较准确地反映平均小时交通量。,上面各种交通量之间的关系为 N1/N=F N2/N=F1 （11） F为一年中的昼夜不均衡系数，根据调查和统计资料分析，一般推荐用1.6 。 1为一昼夜的小时不均衡系数，一般推荐用2.1。 关于交通量的折算，每一条公路上，往往有不同类型的车辆行驶，其时速和所占面积亦各不相同，计算交通量时，除分类统计计算外，有时亦折换成一种类型进行统计。我国城市道路和公路（二、三、四级公路）都是混合交通，非机动车所占比重较大。非机动车速度低，行驶规律性差，影响机动车行驶。在机动车和非机动车混合行驶的公路上，其交通量应将折算成中型载重车数量；在设置慢车道实行分道行驶的道路上，其交通量应按汽车交通量和非机动车交通量分别计算。现仍暂沿用1972年交通部颁发的公路工程技术标准(旧标准)的规定，对各类车辆提出了如下的折换系数：,载重汽车为：1.0(包括：大客车、重型载重汽车、三轮汽车、胶轮拖拉机带挂车)； 带挂车的载重汽车为：1.5(包括：大平板车)； 小汽车为：0.5(包括：吉普车、手扶拖拉机带挂车)； 兽力车为：2.0； 架子车、独轮车、板车为：0.5； 自行车为：0.1。,6、通行能力与行车密度,道路的通行能力亦称道路交通容量，是指车辆在以正常情况下可以接受的运行速度，在保证行车舒适、车流无阻碍的条件下，单位时间内通过道路上某一断面处的最大车辆数，以辆h或辆昼夜计。当道路上的交通量等于该道路的通行能力时，就会出现运行拥挤现象，这时，所有车辆就会以大致相同的速度跟随行驶，超车无法实现，一旦发生干扰就会造成交通阻塞或断续运行。当道路上的交通量小于该道路的通行能力时，就为司机驾驶上创造一定自由权，就会有超车的可能。因此道路的通行能力是正常条件下道路交通量的极限数值。 影响通行能力的主要因素有道路条件、交通条件、汽车性能、气候环境等。在设计道路时，必须使道路具有足够的通行能力来满足在该路上远景行车密度的要求。 交通量和交通密度，前者是固定地点，在一定时间内通过的车辆数，而后者则是固定时间(一般以平均昼夜计算)，在一定长度路段(例如 10km)上的车辆数量，它反映了道路上车辆的密集程度。如设交通量为Q(辆h) 、交通密度为K(辆h) 、路段平均车速为V(km/h)，则它们之间有如下关系 Q=KV （12）,1.3 道路的基本组成,1、公路的基本组成 （1）线形组成 包括平面线形、纵面线形、空间线形 （2）结构组成 公路是交通运输的建筑结构物，它不仅承受荷载的作用，而且受着自然条件的影响，其结构组成主要包括：路基路面工程，排水工程（桥涵、渗水路堤、过水路面等），防护工程（挡土墙、护坡、护栏等）、特殊构造物以及交通服务设施。 1）路基 路面的基础，是行车部分的基础，设计时必须保证其稳定性、坚实并符合规定的尺寸，以承受汽车和自然因素的作用。断面形状一般有路堤、路堑、半填半挖三种路基形式，如图1-1。,图1.1 路基横断面形式,2）路面,是用各种坚硬材料铺筑于路基顶面的单层或多层供汽车直接行驶的结构层。通常路面由基层及面层两部分组成，如图12所示。如沪嘉高速公路某段路面结构厚为69cm，面层由5cm中粒式沥青混凝土（防滑面）、6cm粗粒式沥青混凝土组成；基层由8cm贯入式碎石、35cm粉煤式三渣、15cm砾石砂组成。 路面按其使用品质、材料组成和结构强度可有高级、次高级、中级、低级之分。按其力学性质可分为柔性路面和刚性路面两大类。常用材料有沥青、水泥、碎（砾）石、砂、粘土等。,3)排水构造物 主要为桥涵和涵洞。山区及宽浅水流处有时修筑渗水路堤及过水路面。 渗水路堤 是用石块堆砌成的路堤，用以通过流量不大的季节性水流，如图1-4。过水路面 是容许周期性水流从路表面通过的行车部分，如图1-5。 4)桥涵 为跨越水流供汽车行驶的构造物，如图1-3所示为小桥及涵洞。 5)防护工程 为保证路基稳定或行车安全所修筑的工程设施，如挡土墙、护坡、护拦等，如图1-6。 6)特殊构造物 例如隧道，是穿越山岭为改善线形、缩短路线长度所修筑的山峒。半山桥（峒）是山区路基悬出一半所修筑的桥梁或所开挖的部分路宽的山峒。悬出路台，是在悬崖峭壁上所修筑的悬臂式构造物，如图1-7。,图1.3 桥梁和涵洞,渗水路堤与过水路面,7）交通服务设施,交通服务设施，包括： 照明设施：如灯柱、弯道反光镜等； 交通标志：使驾驶员知道前面路段的情况和特点，有下列四类： 警告标志：指明前面有行车障碍物和行车危险的地点，促使驾驶员集中注意力； 禁令标志：指明各种必要遵守的交通限制，如车速限制、不准停车等； 指示标志：指示驾驶员行驶的方向、里程等； 指路标志：表示行政区划分界、地名、预告出入口等； 服务设施：如加油站、汽车站、养路站、食宿站等。 植树绿化与美化工程：是美化公路环境的必要组成部分，它为道路使用者提供一个安全、舒适的行车环境。环境绿化有利于净化空气、舒畅人们的心情，且可提高行车的安全。,2、城市道路的组成,城市道路的组成，包括供城市中各类车辆行驶用的机动车道、非机动车道和人行道、绿化带；沿街沟、进水口、地下管道、窨井、雨水管、排污管、构筑物；沿街地面设施，如照明灯柱、电杆、给水栓等；地下各种管线，如电缆、煤气管；交通安全设施；交叉口、停车场、公共汽车站台等。,3、道路勘测设计程序,根据我国公路工程基本建设管理办法的规定，公路基本建设程序大致如下： 1根据长远规划或项目建议书，进行可行性研究； 2根据可行性研究，编制计划任务书，进行现场勘测，编制初步设计文件（也称设计计划任务书）； 3根据批准的计划任务书，进行现场勘测，编制初步设计文件和概算； 4根据批准的初步设计文件，编制施工图和施工图预算； 5列入年度基本建设计划，进行招标、投标确定施工承包单位、监理单位； 6进行施工前的各项准备工作； 7编制实施性施工组织设计及开工报告，报上级主管部门审批； 8严格执行有关施工的规程和规定，坚持正常施工秩序，作好施工纪录，建立技术档案； 9编制竣工图表和工程决算，办理竣工验收。,（1）工程可行性研究,“可行性研究”是基本建设前期工作的一项重要内容，是建设程序的组成部分，是建设项目决策和编制计划任务书的科学依据，可定义为“论证工程（或产品）项目技术上的可能性和经济上的合理性，并论证何时修建或分期修建，提供业主决策依据，保证工程的经济效果”。 公路建设必须严格遵守国家规定的基本建设程序。所有大中型项目应根据批准的项目建议书（或委托书），进行可行性研究，可行性研究工作完成后应进行评估。经过综合分析后，提出投资少、效益好的建设方案。 可行性研究工作是交通建设综合管理的手段，必须从运输生产的目的出发。研究技术可行性必须与经济效益相结合，研究经济效益必须考虑采用新技术的可能，重视运输领域的综合效益。,可行性研究应附有必要的图表，其中包括路线方案（及比较方案）图、历年工农业总产值与客货运量统计表、公路客货运量、交通量预测表、效益计算表等。 在可行性研究同时，应进行环境影响分析，以工程性质、路线位置、资源利用、环境影响等为依据。同时，可行性研究还应对工程进行宏观分析，确定项目是否成立。在计划任务书下达后，进行初步设计的同时，应编制环境影响评价书（EIS:environmental impact statement），即根据预测工程对环境的影响，提出对环境污染、破坏的防治措施以及综合整治的方法。,（2）设计任务书,公路勘测设计工作是根据批准的计划任务书进行的。设计任务书一般由提出计划的主管部门下达或由下级单位编制后报批。计划任务书应包括下列内容：建设的依据和意义；路线的建设规模和修建性质；路线的基本走向和主要控制点；工程技术等级和主要技术标准；勘测设计的阶段划分及各阶段完成的时间；建设期限，投资估算，需要钢、木、水泥的数量；施工力量的原则安排；附路线示意图。 在计划任务书实施过程中，如对建设规模、期限、技术等级标准及路线走向等重大问题有变更时，应报原批准机关审批同意。,（3）勘测设计阶段的划分,公路勘测设计根据路线的设计和要求，可分为一阶段测设、两阶段测设和三阶段测设。 1）一阶段测设：适用于技术简单、方案明确的小型公路工程。即根据批准的设计任务书，进行一次详细定测，编制施工图设计和工程预算。 2）两阶段测设：为公路测设的主要程序即通常一般公路所采用的测设程序。其步骤为：先进行初测、编制初步设计和工程概算；经上级批准初步设计后，再进行定测、编制施工图和工程预算。也可直接进行定测、编制初步设计；然后根据批准的初步设计，通过补充测量编制施工图。,3）三阶段测设：对于技术上复杂而又缺乏经验的建设项目或建设项目中的个别路段、特殊大桥、互通式立体交叉、隧道等，必要时应采用三阶段设计。即分初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。技术设计阶段主要是对重大、复杂的技术问题，落实技术方案，计算工程数量，提出修正的施工方案，修正设计概算。其深度和要求介于初步设计和施工图设计之间。 不论采用哪种划分阶段设计，在勘测前都要进行实地调查（或称视察）它是勘测前不可缺少的一个步骤，也可与可行性研究结合在一起，但不作为一个阶段。,（4）设计文件编制,设计文件是公路勘测设计的最后成果，经审查批准后是公路施工的依据。其组成、内容和要求随设计阶段不同而异。 根据公路工程基本建设项目设计文件编制办法（1996年1月1日交通部批准）规定，设计文件组成和内容：由总说明书、总体设计（高速公路、一级公路）、路线、路基、路面及排水、桥梁、涵洞、隧道、路线交叉、交通工程及沿线设施、环境保护、渡口码头及其它工程、筑路材料、施工方案（施工组织计划）、设计概算（施工图预算）共13篇组成。其表达形式有：文字说明、设计图、表格三种。,4、城市道路红线规划,道路红线是指城市道路用地的分界控制线，红线间的宽度为道路的用地范围，也称道路的总宽度、规划路幅。城市道路的红线规划是依据城市总体规划确定的道路网的形式和各条道路的功能、性质、走向和位置等因素确定。 红线设计的主要内容有： 1）确定道路红线宽度：根据道路的功能、性质，考虑道路横断面型式，定出机动车道、非机动车道、人行道和绿化带等组成部分的合理宽度，从而确定道路的总宽度，及红线宽度； 2） 确定红线位置：在城市总体规划基础上对新建区道路，选择规划道路中心位置，并拟定